KR20170096996A - Melt spinnable copolymers from polyacrylonitrile, method for producing fibers or fiber precursors by means of melt spinning, and fibers produced accordingly - Google Patents

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프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
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Abstract

본 발명은 아크릴로니트릴(acrylonitrile)과 알콕시알킬아크릴레이트(alkoxyalkylacrylate)의 공중합에 의해 제조 가능한 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN)의 용융 방사 가능한 공중합체에 관한 것이다. 추가적인 공단량체(comonomer)로서 알킬아크릴레이트(alkylacrylate) 및 비닐 에스테르(vinyl ester)를 고려할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명은 전술한 공중합체가 사용되는, 용융 방사에 의한, 섬유 또는 섬유 전구체, 특히 탄소 섬유 전구체의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방식으로 제조된 섬유, 특히 탄소 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a melt-spinnable copolymer of polyacrylonitrile (PAN) which can be prepared by copolymerization of acrylonitrile with alkoxyalkylacrylate. Alkyl acrylates and vinyl esters may be considered as additional comonomers. Likewise, the invention relates to a process for the production of fiber or fiber precursors, in particular carbon fiber precursors, by melt spinning, in which the abovementioned copolymers are used. The invention also relates to fibers, in particular carbon fibers, produced in this way.

Description

폴리아크릴로니트릴로부터 용융 방사 가능한 공중합체, 용융 방사에 의해 섬유 또는 섬유 전구체를 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 섬유{MELT SPINNABLE COPOLYMERS FROM POLYACRYLONITRILE, METHOD FOR PRODUCING FIBERS OR FIBER PRECURSORS BY MEANS OF MELT SPINNING, AND FIBERS PRODUCED ACCORDINGLY}MELT SPINNABLE COPOLYMERS FROM POLYACRYLONITRILE, METHOD FOR PRODUCING FIBERS OR FIBER PRECURSORS BY MEANS OF MELT SPINNING, AND AND METHODS FOR PRODUCING FIBERS OR FIBER PRECURSORS BY MELTED RADIATION FIBERS PRODUCED ACCORDINGLY}

본 발명은 아크릴로니트릴(acrylonitrile)과 알콕시알킬아크릴레이트(alkoxyalkylacrylate)의 공중합에 의해 제조 가능한 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN)의 용융 방사 가능한 공중합체에 관한 것이다. 추가적인 공단량체(comonomer)로서 알킬아크릴레이트(alkylacrylate) 및 비닐 에스테르(vinyl ester)를 고려할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명은 전술한 공중합체가 사용되는, 용융 방사에 의한, 섬유 또는 섬유 전구체, 특히 탄소 섬유 전구체의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방식으로 제조된 섬유, 특히 탄소 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a melt-spinnable copolymer of polyacrylonitrile (PAN) which can be prepared by copolymerization of acrylonitrile with alkoxyalkylacrylate. Alkyl acrylates and vinyl esters may be considered as additional comonomers. Likewise, the invention relates to a process for the production of fiber or fiber precursors, in particular carbon fiber precursors, by melt spinning, in which the abovementioned copolymers are used. The invention also relates to fibers, in particular carbon fibers, produced in this way.

첨단 기술에 따르면, 섬유 기술분야에서 더욱 중요해지고 있는 탄소 섬유가 별도로 제조된 전구체 섬유의 열 변환에 의해 제조된다. 전구체 섬유를 위한 재료는 무엇보다도 PAN (코)중합체 (아크릴 전구체(acrylic precursors)) 및 피치(pitch)이다. 지금까지 습식-방사법(wet-spinning method) 또는 건식-방사법(dry-spinning method)을 통해 아크릴 전구체 섬유(acrylic precursor fibre)가 독점적, 상업적으로 제조되었다. 이 목적을 위해, 농도≤20%인 중합체 용액을 응고욕(coagulation bath) 또는 고온 수증기 분위기(hot steam atmosphere)에서 방사하고, 용매를 섬유 밖으로 배출시킨다. 이러한 방식으로, 질적으로 매우 높은 전구체가 생성되지만, 이 방법의 비용은 비교적 높다. 한편으로는 요구되는 용매 및 그 취급, 다른 한편으로는, 용액 방사법(solution spinning method)에서의 비교적 낮은 처리량으로 인하여 비용이 높아진다.According to the state of the art, carbon fibers, which are becoming more important in the field of textile technology, are produced by thermal conversion of separately prepared precursor fibers. The materials for the precursor fibers are, above all, PAN (co) polymers (acrylic precursors) and pitch. Until now, acrylic precursor fibers have been produced exclusively and commercially through a wet-spinning method or a dry-spinning method. For this purpose, the polymer solution with a concentration of < 20% is spun in a coagulation bath or a hot steam atmosphere to discharge the solvent out of the fiber. In this way, a very high quality precursor is produced, but the cost of this method is relatively high. On the one hand, the required solvent and its handling, on the other hand, are costly due to the relatively low throughput in the solution spinning method.

니트릴 그룹의 강한 분자간 상호작용(intermolecular interactions)과 분자내 상호작용(intramolecular interactions) 때문에, PAN의 융점은 320℃로 높은데, 이 융점은 중합체의 분해 온도보다 높다. 이것은 순수한 PAN의 용융 방사(melt spinning)를 불가능하게 하며, 중합체가 열소성(thermoplast)이 아니라 듀로플라스트(duroplast)로 작용한다는 것을 의미한다. 동시에, 용융 방사 동안 처리량이 실질적으로 더 많고 또한 구매 및 재활용/폐기 비용을 야기하는 용매가 발생하지 않기 때문에, 용융 방사(melt spinning)에 의한 전구체 섬유의 제조가능성은 전구체 생산에 상당한 비용 절감을 의미할 것이다. Due to strong intermolecular interactions and intramolecular interactions of nitrile groups, the melting point of PAN is as high as 320 ° C, which is higher than the decomposition temperature of the polymer. This makes melt spinning of pure PAN impossible and means that the polymer acts as a duroplast, not a thermoplast. At the same time, the possibility of producing precursor fibers by melt spinning results in a significant cost savings in precursor production, since there is substantially no throughput during melt spinning and no solvents that lead to purchase and recycling / disposal costs something to do.

PAN을 용융 방사(melt spinning)로 가공할 수 있도록 하기 위해 수십 년 동안 노력해 왔다. 이로 인하여, 원칙적으로, 외부 연화(external softening) (첨가제와 중합체의 믹싱(mixing))와 내부 연화(internal softening) (공중합(copolymerisation))에 의한 접근을 구별해야 한다. 두 경우 모두, 그로 인하여 니트릴 그룹의 상호 작용이 방해되어 중합체의 분해 온도 미만에서 용융이 일어난다. We have been working for decades to make PAN spin-melt spinning. This should, in principle, distinguish between external softening (mixing of additives and polymers) and internal softening (copolymerization). In both cases, the interaction of the nitrile groups is thereby disturbed and melting occurs below the decomposition temperature of the polymer.

탄소 섬유를 형성하기 위한 추가 공정의 필수 전제 조건은 섬유의 안정화 및 이어서 산화 안정화의 가능성이다. 이 공정은 200℃ 이상의 온도에서 실행되며 이후 탄화(carbonisation)를 가능하게 하는 사이클릭 구조(cyclic structure)를 형성한다. 물론 이것은 안정화 온도에서 섬유가 녹지 않을 때만 성공할 수 있고- 이는 안정화 온도가 일반적으로 용융 방사(melt spinning) 동안의 가공 온도보다 높기 때문에 추가로 해결해야 할 문제를 남긴다.An essential prerequisite for further processing to form carbon fibers is the stabilization of the fibers and the subsequent possibility of oxidative stabilization. This process is performed at a temperature of 200 ° C or higher, and then forms a cyclic structure that allows carbonization. This, of course, can only succeed when the fiber is not melting at the stabilization temperature - this leaves a further problem to be solved since the stabilization temperature is generally higher than the processing temperature during melt spinning.

적합한 공단량체와의 공중합에 의해 내부 연화가 달성된다. 이미 1970년에, 200~240℃의 용융 방사에 의한 섬유 제조용 열가소성 아크릴로니트릴 공중합체(thermoplastic acrylonitrile copolymer)의 제조에 대해 GB1270504에 기술되어있다. 방직 섬유(textile fibres)가 적용 분야이다. 따라서 8 내지 50중량%의 지방족 알켄(aliphatic alkene)/지환족 알켄(alicyclic alkenes) 및/또는 아크릴레이트가 공단량체로서 이용되며, 메틸아크릴레이트(methylacrylate), 에틸아크릴레이트(ethylacrylate), 부틸아크릴레이트(butylacrylate), 이소부텐(isobutene), 비닐 아세테이트(vinyl acetate) 및 프로펜(propene)이 적용예로 열거되어 있다. 또한, 공중합체는 0.2 내지 10중량%의 술폰산 그룹-함유 단량체(sulphonic acid group-containing monomers)를 포함한다. 그러나 이러한 산 그룹-함유 공중합체(acid group-containing copolymer)는 용융 점도가 안정하지 않고 산 그룹에 의해 촉매화되는, 니트릴 그룹의 고리화 반응(cyclisation reaction) 때문에, 필연적으로 시간의 경과에 따라 용융 점도가 증가하여 연속 용융 방사 방법(continuous melt spinning method)에 적합하지 않다.Internal softening is achieved by copolymerization with a suitable comonomer. Already in 1970, GB 1270504 describes the preparation of thermoplastic acrylonitrile copolymers for fiber production by melt spinning at 200-240 ° C. Textile fibers (textile fibers) are applications. Thus, from 8 to 50% by weight of aliphatic alkene / alicyclic alkenes and / or acrylates are used as comonomers and are selected from the group consisting of methylacrylate, ethylacrylate, butyl acrylate butylacrylate, isobutene, vinyl acetate and propene are listed as application examples. In addition, the copolymer comprises 0.2 to 10% by weight of sulfonic acid group-containing monomers. However, because of the cyclisation reaction of the nitrile groups, which are not stable in melt viscosity and are catalyzed by acid groups, these acid group-containing copolymers are inevitably melted The viscosity is increased and it is not suitable for the continuous melt spinning method.

US 3499073에, 유기금속 촉매(organometal catalyst)의 도움으로 열가소성 PAN 공중합체가 제조되는 기술이 기재되어 있다. PAN의 단일중합체(homopolymer)인 중합체는 250℃ 내지 295℃의 온도에서 모노필라멘트를 형성하도록 가공될 수 있다.US 3499073 describes a technique in which a thermoplastic PAN copolymer is prepared with the aid of an organometallic catalyst. Polymers which are homopolymers of PAN can be processed to form monofilaments at a temperature of from 250 캜 to 295 캜.

GB1294044에, 60 내지 70%의 아크릴로니트릴, 25 내지 30%의 메타크릴로니트릴(methacrylonitrile) 및 5 내지 10%의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 포함하고, 125 내지 175℃의 연화점(softening points)을 갖는 아크릴로니트릴 공중합체가 기재되어 있다. 기술된 연화점에서, 중합체는 용융물로서 존재하지 않지만 유연한 필름으로 존재한다.GB1294044 contains 60 to 70% of acrylonitrile, 25 to 30% of methacrylonitrile and 5 to 10% of acrylate or methacrylate and has softening points of 125 to 175 占 폚, Acrylonitrile < / RTI > copolymers. At the stated softening point, the polymer is not present as a melt but is present as a flexible film.

US4107252에, 12 내지 18중량%의 스티렌 및 13 내지 18중량%의 이소부텐을 가지는 아크릴로니트릴의 공중합체를 기술하며, 그 용융 온도는 175℃ 내지 260℃이다. 그러나 공단량체 함량이 너무 높아서 이러한 공중합체로부터 탄소 섬유를 제조할 수 없다. 일반적으로, 탄소 섬유에 적합한 PAN 공중합체는 연속적인 아크릴로니트릴 유닛 9 이상의 평균 사슬 길이를 포함해야 한다고 가정한다. 현실적으로, 단지 약 10몰%의 공단량체 함량만이 허용될 수 있다.US 4,107,252 describes copolymers of acrylonitrile having 12 to 18% by weight of styrene and 13 to 18% by weight of isobutene, the melting temperature being 175 캜 to 260 캜. However, the comonomer content is too high to produce carbon fibers from such copolymers. In general, it is assumed that the PAN copolymer suitable for carbon fibers should include the average chain length of the continuous acrylonitrile unit 9 or higher. In practice, only about 10 mole% of comonomer content can be tolerated.

EP0030666에, 96%까지의 아크릴로니트릴 함량을 가지는 호스 및 필름용 열가소성 아크릴로니트릴 공중합체가 기술되어 있고, 이는 엘라스토머 상(elastomer phase)에 아크릴로니트릴을 그래프트(graft)시켜서 제조된다. 이러한 중합체는 그래프팅(grafting)으로 인해 분지형 구조(branched structures)를 가져서 섬유 제조에 적합하지 않다.EP0030666 describes a thermoplastic acrylonitrile copolymer for hoses and films having an acrylonitrile content of up to 96%, which is prepared by grafting acrylonitrile to an elastomer phase. Such polymers have branched structures due to grafting and are not suitable for fiber production.

GB2356830는 특별한 압력 및 온도 방식에 의한 96~100% 아크릴로니트릴 함량을 가지는 아크릴로니트릴 중합체의 열가소성 형성에 대해 기술하고 있지만, 필요한 압출기 고압력으로 인해 용융 방사에 대한 사용가능성을 배제하고 있다.GB 2356830 describes the thermoplastic formation of acrylonitrile polymers having a 96-100% acrylonitrile content by a special pressure and temperature method, but excludes the possibility of use for melt spinning due to the required extruder high pressure.

US5618901은 50-95%의 아크릴로니트릴 및 5-50%의 공단량체로 이루어진 열가소성 아크릴로니트릴 공중합체의 제조 방법에 대해 기술하며, 먼저 모든 가능한 공단량체 종류(아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 아크릴아미드 유도체, 메타크릴아미드 유도체, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 비닐 아미드, 비닐 케톤, 스티렌, 할로겐-함유 단량체, 이온성 단량체, 산 그룹-함유 단량체, 아미노 그룹-함유 단량체, 올레핀 및 이들의 조합)를 포함할 수 있다. 실시양태는 공중합체의 적어도 15중량%의 비율(메틸아크릴레이트의 경우 약 10몰%에 상응함)을 갖는 메틸 스티렌, 스티렌, 비닐 아세테이트, 메틸아크릴레이트 및 메틸메타크릴레이트를 나타낸다. 공중합체는 200℃에서 압출될 수 있다.US5618901 describes a process for the preparation of thermoplastic acrylonitrile copolymers consisting of 50-95% of acrylonitrile and 5-50% of comonomers, wherein all possible comonomer classes (acrylate, methacrylate, acrylamide Containing monomer, an acid group-containing monomer, an amino group-containing monomer, an olefin-based monomer, an acrylate-based monomer, an acrylate-based monomer, an acrylamide derivative, an acrylamide derivative, a methacrylamide derivative, vinyl ester, vinyl ether, vinylamide, vinyl ketone, styrene, And combinations thereof). Embodiments refer to methylstyrene, styrene, vinyl acetate, methyl acrylate and methyl methacrylate having a proportion of at least 15% by weight of the copolymer (corresponding to about 10 mol% in the case of methyl acrylate). The copolymer can be extruded at 200 < 0 > C.

US 6114034는 정확하게 이들 공중합체로부터 섬유의 제조에 대해 기술하며, 실시예들에서, 메틸아크릴레이트 및 비닐 아세테이트가 공단량체로서, 실제로는 15 내지 25중량%의 비율로 사용된다. 섬유는 3~8dtex의 직경과 29cN/tex(15% 메틸아크릴레이트) 또는 55cN/tex(25% 메틸아크릴레이트)의 강도(strength)로 제조될 수 있으며, 몰 질량의 함수로서, 방사 온도는 210℃ (55,000g/mol) 내지 240℃ (90,000g/mol)이다. 그러나 일부 연구는 그러한 공중합체가 안정한 용융 점도를 갖지 않음을 보여준다. 10몰%의 MA 및 126000g/mol의 몰 질량을 갖는 공중합체는 200℃에서 20분 후, 35%만큼 복합 점도(complex viscosity)가 증가하는 것을 보여주며, 20몰%의 메틸아크릴레이트 및 68,000g/mol의 몰 질량을 가지는 공중합체에서도 10%만큼 복합 점도가 증가하였다. 온도에 따른 복합 점도를 지켜보면, 10몰%의 메틸아크릴레이트를 가지는 상기 공중합체의 경우, 온도 220℃까지의 온도에 따른 복합 점도의 감소가 발견되며, 더 높은 온도에서 분해 과정(decomposition processes) 및 안정화 과정(stabilisation processes)의 시작 때문에 온도가 다시 증가한다. 이러한 불안정성은 기술적인 용융 방사 공정과 양립할 수 없다. 그것은 방사 압출기(spinning extruder), 방사 펌프(spinning pump) 및 방사 노즐(spinning nozzle)의 고온 지점에서 균열을 일으키고 방사된 섬유의 결함을 일으킨다. 용융 방사 가능한 PAN 전구체는 최대 11몰%의 공단량체를 가져야 하며, 최대 온도 220℃에서 가공 가능해야 하고, 동시에 방사 압출기(spinning extruder) 및 방사 펌프(spinning pump)의 기계적 응력으로 인한 온도 피크를 견딜 수 있도록 최소 240℃까지 안정한 용융 점도를 유지한다.US 6114034 describes precisely the preparation of fibers from these copolymers, in which methyl acrylate and vinyl acetate are used as comonomers, in practice in proportions of 15 to 25% by weight. The fiber can be made with a diameter of 3 to 8 dtex and a strength of 29 cN / tex (15% methyl acrylate) or 55 cN / tex (25% methyl acrylate) (55,000 g / mol) to 240 DEG C (90,000 g / mol). However, some studies show that such copolymers do not have a stable melt viscosity. The copolymers with a molar mass of 10 mol% MA and 126 000 g / mol showed an increase in the complex viscosity by 35% after 20 minutes at 200 DEG C, 20 mol% methyl acrylate and 68,000 g / mol was also increased by 10% in the copolymer having a molar mass. When the complex viscosity according to the temperature is observed, it is found that the copolymer having 10 mol% of methyl acrylate has a decrease in the complex viscosity according to the temperature up to 220 DEG C and decomposition processes at higher temperatures. And the start of stabilization processes. This instability is incompatible with the technical melt spinning process. It causes cracks at the hot points of spinning extruders, spinning pumps and spinning nozzles and causes defects in the spun fibers. The melt-spinnable PAN precursor should have a maximum of 11 mole percent comonomer and must be processable at a maximum temperature of 220 ° C while at the same time be able to withstand a temperature peak due to the mechanical stresses of the spinning extruder and spinning pump To maintain a stable melt viscosity of at least 240 ° C.

WO 00/50675에서, 탄소 섬유 전구체의 제조를 위한 상기 공중합체의 사용에 대해 특허가 허여되었다. 그러나 함량 측면에서, 상기 특허는 US6114034를 능가하지 않는다. 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 비닐 아세테이트가 바람직한 공단량체로 표시된다.In WO 00/50675, the use of such copolymers for the production of carbon fiber precursors has been patented. However, in terms of content, the patent does not surpass US6114034. Methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate and vinyl acetate are indicated as preferred comonomers.

본 발명의 목적은 용융 방사 공정에 대한 개선된 적합성을 나타내는 폴리아크릴로니트릴을 기반으로 하는 전구체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a precursor based on polyacrylonitrile which exhibits improved compatibility with the melt spinning process.

이 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 공중합체 및 제11항의 특징을 갖는 용융 방사에 의한 섬유의 제조 방법 및 제15항의 특징을 갖는 섬유에 의해 달성된다. 다른 종속항은 유리한 개선안을 개시한다.This object is achieved by a copolymer having the features of claim 1 and to a process for the production of fibers by melt spinning having the features of claim 11 and to fibers having the features of claim 15. Other subclauses disclose advantageous improvements.

본 발명에 따르면, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN)의 용융 방사 가능한 공중합체가 제공되며, 이는 95 내지 80몰%의 아크릴로니트릴과 적어도 하나의 공단량체와의 공중합에 의해 제조될 수 있으며, 적어도 하나의 공단량체는 다음에서 선택된다:According to the present invention, a melt-spinnable copolymer of polyacrylonitrile (PAN) is provided, which can be prepared by copolymerization of 95 to 80 mole% of acrylonitrile with at least one comonomer, The at least one comonomer is selected from:

a) 5 내지 20몰%의 화학식 I의 적어도 하나의 알콕시알킬아크릴레이트(alkoxyalkylacrylate)a) 5 to 20 mol% of at least one alkoxyalkylacrylate of formula (I)

Figure pct00001
Figure pct00001

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-8 및 m=1-8, 특히 n=1-4 및 m=1-4이며,Wherein R = C n H 2n +1 and n = 1-8 and m = 1-8, especially n = 1-4 and m = 1-4,

b) 0 내지 10몰%의 화학식 II의 적어도 하나의 알킬아크릴레이트,b) from 0 to 10 mol% of at least one alkyl acrylate of formula (II)

Figure pct00002
Figure pct00002

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-18이고,Wherein R = C n H 2n + 1 and n = 1-18,

c) 0 내지 10몰%의 화학식 III의 적어도 하나의 비닐 에스테르c) from 0 to 10 mol% of at least one vinyl ester of formula (III)

Figure pct00003
Figure pct00003

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-18이다.Where R = C n H 2n + 1 and n = 1-18.

따라서, 공중합체의 중량-평균 몰 질량(weight-average molar mass)(Mw)은 10,000 내지 150,000g/mol 범위이다. Thus, the weight-average molar mass (Mw) of the copolymer is in the range of 10,000 to 150,000 g / mol.

공중합체는 바람직하게는 160 내지 240℃, 특히 180 내지 220℃의 온도 범위에서 방사 가능하다.The copolymer is preferably spinnable in a temperature range of 160 to 240 캜, particularly 180 to 220 캜.

본 발명에 따른 공중합체는 바람직하게는 240℃까지, 특히 260℃까지 온도가 증가함에 따라 일정하거나 감소하는 용융 점도를 갖는다. 이는 본 발명에 따른 공중합체가 특히 용융 점도의 높은 안정성을 갖는다는 것을 증명한다.The copolymers according to the invention preferably have a melt viscosity which is constant or decreasing with increasing temperature up to 240 ° C, in particular up to 260 ° C. This proves that the copolymers according to the invention have a particularly high stability of the melt viscosity.

공중합은 바람직하게는 침전 중합(precipitation polymerisation), 유화중합(emulsion polymerisation) 및/또는 용매 중에서의 중합(polymerisation in a solvent)에 의해 수행된다. 따라서 용매는 바람직하게는 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone), 에틸렌 카르보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카르보네이트(propylene carbonate), 나트륨 로다나이드 수용액(aqueous sodium rhodanide solution) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.The copolymerization is preferably carried out by precipitation polymerisation, emulsion polymerization and / or polymerization in a solvent. Thus, the solvent is preferably selected from the group consisting of dimethylsulphoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethylene carbonate, Propylene carbonate, aqueous sodium rhodanide solution, and mixtures thereof.

적어도 하나의 알콕시알킬아크릴레이트의 비율은 바람직하게는 8 내지 12몰%이다.The proportion of the at least one alkoxyalkyl acrylate is preferably 8 to 12 mol%.

추가의 바람직한 실시양태는 적어도 하나의 알콕시알킬아크릴레이트 및 적어도 하나의 알킬아크릴레이트의 공단량체의 혼합물이 존재하는 것을 제공한다. 따라서 적어도 하나의 알킬아크릴레이트의 비율은 바람직하게는 1 내지 5몰%의 범위일 수 있다.A further preferred embodiment provides that a mixture of at least one alkoxyalkyl acrylate and at least one comonomer of alkyl acrylate is present. Accordingly, the ratio of the at least one alkyl acrylate may preferably be in the range of 1 to 5 mol%.

추가의 바람직한 실시양태는 적어도 하나의 알콕시알킬아크릴레이트 및 적어도 하나의 비닐 에스테르의 혼합물이 존재하는 것을 제공한다. 그로 인해 적어도 하나의 비닐 에스테르의 비율은 바람직하게는 1 내지 5몰%의 범위이다. 공중합체는 15,000 내지 80,000g/mol 범위의 중량-평균 몰 질량(weight-average molar mass) (Mw)을 갖는 것이 더욱 바람직하다.A further preferred embodiment provides that a mixture of at least one alkoxyalkyl acrylate and at least one vinyl ester is present. Whereby the proportion of the at least one vinyl ester is preferably in the range of 1 to 5 mol%. More preferably, the copolymer has a weight-average molar mass (Mw) in the range of 15,000 to 80,000 g / mol.

마찬가지로, 알킬아크릴레이트 및 비닐 에스테르와 함께 알콕시알킬아크릴레이트가 공단량체로서 사용될 수도 있다. Likewise, alkoxyalkyl acrylates may be used as comonomers with alkyl acrylates and vinyl esters.

본 발명에 따르면, 용융 방사에 의한 섬유 또는 섬유 전구체의 제조 방법이 또한 제공되며,According to the present invention, there is also provided a process for producing a fiber or fiber precursor by melt spinning,

i. 적어도 하나의 개시제(initiator)의 존재하에 95 내지 80몰%의 아크릴로니트릴과 다음에서 선택된 적어도 하나의 공단량체의 공중합이 일어나는 단계: 및i. The copolymerization of 95 to 80 mol% of acrylonitrile with at least one comonomer selected in the presence of at least one initiator takes place; and

a) 5 내지 20몰%의 화학식 I의 적어도 하나의 알콕시알킬아크릴레이트;a) 5 to 20 mol% of at least one alkoxyalkyl acrylate of formula (I);

Figure pct00004
Figure pct00004

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-8 및 m=1-8, 특히 n=1-4 및 m=1-4,Wherein R = C n H 2n + 1 and n = 1-8 and m = 1-8, especially n = 1-4 and m = 1-4,

b) 0 내지 10몰%의 화학식 II의 적어도 하나의 알킬아크릴레이트;b) from 0 to 10 mol% of at least one alkyl acrylate of formula II;

Figure pct00005
Figure pct00005

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-18이고,Wherein R = C n H 2n + 1 and n = 1-18,

c) 0 내지 10몰%의 화학식 III의 적어도 하나의 비닐 에스테르;c) 0 to 10 mol% of at least one vinyl ester of formula (III);

Figure pct00006
Figure pct00006

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-18이고,Wherein R = C n H 2n + 1 and n = 1-18,

ii. 방사에 적합한 적어도 하나의 노즐을 갖는 압출기로 공중합체가 방사되어 압출기 출구에서 모노필라멘트(monofilament) 또는 멀티필라멘트(multifilament)를 형성하는 단계; 를 포함한다.ii. Spinning the copolymer with an extruder having at least one nozzle suitable for spinning to form a monofilament or multifilament at the extruder outlet; .

따라서 ii)의 압출 전 또는 압출 동안에, 적어도 하나의 연화제(softening agent)가 첨가될 수 있고, 특히 연화제는 물, 니트로알칸(nitroalkane), 알킬알콜(alkylalcohol), 이온성 액체(ionic liquids), 글리콜, 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 나트륨 로다나이드 수용액(aqueous sodium rhodanide solution) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다. 연화제가 첨가되면, 가공 온도 이하에서 끓는 연화제의 폭발과 같은 증발을 방지하기 위해 방사용 노즐 뒤에 압력 챔버를 연결할 수 있다.Thus, at least one softening agent may be added before extrusion or extrusion of ii), and in particular the softening agent may be selected from the group consisting of water, nitroalkanes, alkylalcohols, ionic liquids, glycols, , Dimethylsulphoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylformamide, ethylene carbonate, propylene carbonate, aqueous sodium rhodanide solution, and mixtures thereof. Lt; / RTI > When a softener is added, a pressure chamber can be connected behind the nozzle to prevent evaporation, such as an explosion of boiling softeners below the processing temperature.

섬유가 탄소 섬유와 관련되는 경우, 다음의 두 가지 연속 단계가 바람직하게 구현된다:When the fibers are associated with carbon fibers, the following two successive steps are preferably implemented:

i. 200 내지 350℃의 온도로의 온도 처리에 의한 필라멘트를 안정화(stabilisation)시키는 단계 및i. Stabilizing the filament by temperature treatment at a temperature of 200 to 350 DEG C, and

ii. 800 내지 1,200℃의 온도에서 필라멘트를 탄화(carbonisation)시키는 단계.ii. Carbonization of the filament at a temperature of 800 to 1,200 ° C.

필라멘트를 안정화시키는 단계는 바람직하게는 180 내지 320℃, 바람직하게는 180 내지 300℃, 특히 바람직하게는 180 내지 250℃의 온도에서 수행된다.The step of stabilizing the filament is preferably carried out at a temperature of 180 to 320 캜, preferably 180 to 300 캜, particularly preferably 180 to 250 캜.

또한, 단계 (i)의 공중합 동안, 라디칼 중합(radical polymerisation)의 개시제는 아조 화합물(azo compounds), 퍼옥사이드(peroxide), 하이드로퍼옥사이드(hydroperoxides), 알킬퍼옥사이드(alkylperoxides), 퍼옥시디카보네이트(peroxodicarbonates), 퍼옥시에스테르(peroxyesters), 디알킬퍼옥사이드(dialkylperoxides), 퍼설페이트(persulphates), 퍼포스페이트(perphosphates), 레독스 개시제(redox initiator) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다.Also, during the copolymerization of step (i), the initiator of the radical polymerization may be selected from azo compounds, peroxides, hydroperoxides, alkylperoxides, peroxydicarbonates, peroxodicarbonates, peroxyesters, dialkylperoxides, persulphates, perphosphates, redox initiators, and mixtures thereof.

본 발명에 따르면, 전술한 방법에 따라 제조 가능한 섬유, 특히 탄소 섬유가 제공된다.According to the present invention, fibers, especially carbon fibers, which are producible according to the method described above are provided.

도 1 내지 11은 도면을 참조하여 후술되는 실시예에 대한 점도의 온도 의존성을 도시한다.
도 1은 비교예 1의 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 2는 비교예 2의 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 진동 모드(oscillation mode) (temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.
Figures 1 to 11 show the temperature dependence of the viscosity for the embodiments described below with reference to the figures.
1 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of Comparative Example 1. Fig.
2 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of Comparative Example 2. Fig.
Figure 3 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of an embodiment according to the present invention.
Figure 4 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.
Figure 5 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.
Figure 6 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.
Figure 7 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.
Figure 8 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.
Figure 9 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.
Figure 10 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.
Figure 11 shows a rheological measurement in an oscillation mode (temperature sweep) of another embodiment according to the present invention.

본 발명에 따른 주제를 여기에 기술된 특별한 실시예에 상기 주제를 제한하지 않고 다음의 예들과 도면을 참조하여 더 상세히 설명하고자 한다. 도 1 내지 11은 도면을 참조하여 후술되는 실시예에 대한 점도의 온도 의존성을 도시한다.The subject matter according to the invention will be described in more detail with reference to the following examples and drawings without limiting the subject matter to the particular embodiments described herein. Figures 1 to 11 show the temperature dependence of the viscosity for the embodiments described below with reference to the figures.

실시예Example

다음의 실시예에서, 다음 장치가 사용되었다:In the following examples, the following devices were used:

미니 하케(Mini-Haake) : 독일의 Thermo Electron Corporation 사의 미니-2 축-스크류 압출기(mini-2-screw extruder) "HAAKE Minilab"에 관련된다. 용융 배출구(melt outlet opening)에는, 홀 직경이 500㎛인 1-홀-노즐(1-hole-nozzle)을 설치하였다. 손으로 측정하였다. 나오는 모노필라멘트는 감기 헤드(winding head) (최대 400m/min)에서 나오고 보빈에 감긴다.Mini-Haake: relates to the mini-2-screw extruder "HAAKE Minilab" of Thermo Electron Corporation of Germany. A 1-hole-nozzle having a hole diameter of 500 mu m was provided in the melt outlet opening. Were measured by hand. The emerging monofilament exits the winding head (up to 400 m / min) and is wound on the bobbin.

시험 장치 Multi-Filament-Spinning(Spinning tester) : 장치는 4개의 온도 구역을 가지는 2축 압출기(L/D=30)를 포함한다. 질소 대기 하에서 중량 측정으로(gravimetrically) 계측하였고, 최대 온도 40℃까지 온도를 조절하여 공급하였다. 압출기 말단에, 용융 필터(melt filter)(100㎛) 및 노즐 플레이트(nozzle plate)(42-홀 노즐, 홀 직경 400㎛, L/D=4)를 가지는 방사 패킷(spinning packet)을 장착했다. 최대 100m/min의 속도로 인출할 수 있는 갈레트 듀오(galette duo)가 인출 요소(draw-off element)로 사용되었다. 필라멘트 얀(filament yarn)의 최종 권선(final winding)은 십자형으로 감긴 콘 와인더(cross-wound cone winder)에 의해 생성되었다.Multi-Filament-Spinning (Spinning tester): The apparatus includes a twin-screw extruder (L / D = 30) with four temperature zones. It was gravimetrically measured under a nitrogen atmosphere and the temperature was adjusted to a maximum temperature of 40 ° C. At the extruder end, a spinning packet having a melt filter (100 mu m) and a nozzle plate (42-hole nozzle, 400 mu m hole diameter, L / D = 4) A galette duo capable of drawing at a maximum speed of 100 m / min was used as a draw-off element. The final winding of the filament yarn was produced by a cross-wound cone winder.

비교예Comparative Example 1 One

10몰%의 메틸아크릴레이트를 가지는 공중합체를 형성하는 침전 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Precipitation polymerization to form a copolymer having 10 mole% of methyl acrylate and radiation in Mini-Haake

환류 냉각 및 앵커 교반기(reflux cooling and anchor agitator)를 구비한 자켓형 반응기(jacketed reactor)에, 질소 퍼징(nitrogen purging) 하에 340g의 물, 0.39g의 아스코르브산 및 0.2g의 메르캅토에탄올(mercaptoethanol)을 투입하였다. 6.1g의 메틸아크릴레이트 및 33.9g의 아크릴로니트릴의 혼합물을 첨가하였다. 이것을 30℃의 내부 반응기 온도로 가열하고, 1%의 황산철(II) 헵타하이드레이트(iron(II)sulphate heptahydrate) 용액 200㎕를 첨가하고, 이어서 10g의 물에의 0.45 과황산암모늄(ammonium persulphate) 용액을 첨가한다. 1.5시간 후, 반응을 종결시키고, 반응기 내용물을 여과하며, 물 및 에탄올로 세척하고, 진공에서 건조시킨다.To a jacketed reactor equipped with reflux cooling and anchor agitator were charged 340 g of water, 0.39 g of ascorbic acid and 0.2 g of mercaptoethanol under nitrogen purging, Respectively. 6.1 g of methyl acrylate and 33.9 g of acrylonitrile was added. This is heated to an internal reactor temperature of 30 ° C and 200 μl of a 1% solution of iron (II) sulphate heptahydrate in 1% is added followed by 0.45 and ammonium persulphate in 10 g of water, Add the solution. After 1.5 hours, the reaction is terminated and the reactor contents are filtered, washed with water and ethanol and dried in vacuo.

생성된 중합체는 2.0의 상대 점도를 갖는다. 9.7몰%의 메틸아크릴레이트 및 90.3몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 2.0. About 9.7 mol% of methyl acrylate and 90.3 mol% of acrylonitrile.

도 1에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 1 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

220℃ 이상의 온도에서 복합 점도(complex viscosity)가 증가한다. The complex viscosity increases at temperatures above 220 캜.

Mini-Haake에서, 230℃에서 40m/min의 최대 인출 속도(draw-off speed)로 모노필라멘트를 형성하기 위해 중합체를 방사하였다. 더 빠른 인출 속도(draw-off speed)를 달성할 수 없었다. 상당히 오랜 시간 동안 안정한 방사 공정은 불가능했다.In Mini-Haake, the polymer was spun to form a monofilament with a maximum draw-off speed of 40 m / min at 230 ° C. A faster draw-off speed could not be achieved. A stable spinning process for a considerably long time was impossible.

비교예Comparative Example 2 2

10몰%의 메틸아크릴레이트를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form a copolymer having 10 mole% of methyl acrylate and radiation in Mini-Haake

환류 냉각기(reflux cooler) 및 질소 유입구(nitrogen inflow)를 구비한 250㎖ 둥근 플라스크에, 자기 교반(magnetic agitation) 하에 72g의 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone)을 투입하였다. 7.4g의 메틸아크릴레이트 및 40.6g의 아크릴로니트릴의 혼합물을 첨가하고 오일 조(oil bath)에서 60℃로 가열하였다. 온도에 도달한 후에, 2㎖ 아세톤에의 180mg V-65(2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2,2'azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), Co. Wako) 용액을 첨가하였다. 반응시간은 6시간이다. 반응 혼합물을 500㎖ 에탄올에 침전시키고, 중합체를 여과하며, 에탄올로 세척하고, 진공하에 건조시켰다.72 g of N-methylpyrrolidone was added to a 250 mL round flask equipped with a reflux cooler and a nitrogen inflow under magnetic agitation. 7.4 g of methyl acrylate and 40.6 g of acrylonitrile was added and heated to 60 DEG C in an oil bath. After reaching the temperature, a solution of 180 mg V-65 (2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2-dimethylvaleronitrile, Co. Wako The reaction mixture was precipitated in 500 ml of ethanol and the polymer was filtered, washed with ethanol and dried under vacuum.

생성된 중합체의 상대 점도는 1.5이다. 몰 질량(Mw)은 29,000g/mol로 측정되었고 PDI는 1.5이다. 9.3몰%의 메틸아크릴레이트 및 90.7몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The relative viscosity of the resulting polymer is 1.5. The molar mass (Mw) was measured at 29,000 g / mol and the PDI was 1.5. 9.3 mol% of methyl acrylate, and 90.7 mol% of acrylonitrile. ≪ tb > < TABLE >

도 2에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 2 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

230℃ 이상의 온도에서 복합 점도(complex viscosity)가 증가한다. The complex viscosity increases at temperatures above 230 [deg.] C.

200m/min의 최대 인출 속도(draw-off speed)로 220℃에서 Mini-Haake에서 모노필라멘트를 형성하도록 중합체가 방사되었다. 상당히 오랜시간 동안 안정한 방사 공정은 불가능했다.The polymer was radiated to form monofilaments at Mini-Haake at 220 [deg.] C with a maximum draw-off speed of 200 m / min. A stable spinning process for a considerably long time was impossible.

실시예Example 1 One

10%의 메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate)(m=2; n=1)를 가지는 공중합체를 형성하는 침전 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Precipitation polymerization to form a copolymer having 10% methoxyethylacrylate (m = 2; n = 1) and spinning in Mini-Haake

환류 냉각 및 앵커 교반기(reflux cooling and anchor agitator)를 구비한 재킷형 반응기에, 질소 퍼징(nitrogen purging) 하에, 340g의 물, 0.39g의 아스코르브산 및 1.0g의 메르캅토에탄올(mercaptoethanol)을 투입하였다. 8.6g의 메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate) 및 31.4g의 아크릴로니트릴의 혼합물을 첨가하였다. 이를 30℃ 내부 반응기 온도로 가열하고, 1%의 황산철(II) 헵타하이드레이트(iron(II)sulphate heptahydrate) 용액 200㎕를 첨가한 다음, 10g의 물에의 0.45g 과황산암모늄(ammonium persulphate) 용액을 첨가한다. 1.5시간 후, 반응을 종결시키고, 반응기 내용물을 여과하며, 물 및 에탄올로 세척하고, 진공에서 건조시킨다.To a jacketed reactor equipped with reflux cooling and anchor agitator, 340 g of water, 0.39 g of ascorbic acid and 1.0 g of mercaptoethanol were added under nitrogen purging . A mixture of 8.6 g of methoxyethylacrylate and 31.4 g of acrylonitrile was added. This was heated to an internal reactor temperature of 30 ° C. and 200 μl of a 1% iron (II) sulphate heptahydrate solution was added, and then 0.45 g of ammonium persulphate in 10 g of water, Add the solution. After 1.5 hours, the reaction is terminated and the reactor contents are filtered, washed with water and ethanol and dried in vacuo.

생성된 중합체는 1.4의 상대 점도를 갖는다. 몰 질량(Mw)은 22,000g/mol로 측정되었고 PDI는 2.3이다. 10.2몰%의 메톡시에틸아크릴레이트 및 89.8몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.4. The molar mass (Mw) was measured at 22,000 g / mol and the PDI was 2.3. 1 < / RTI > 0.2 mol% methoxyethyl acrylate and 89.8 mol% acrylonitrile.

도 3에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 3 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

적어도 255℃의 온도까지 복합 점도(complex viscosity)가 다시 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase again to a temperature of at least 255 캜.

Mini-Haake에서 180℃에서 200m/min의 최대 인출 속도(draw-off speed)로 모노필라멘트를 형성하기 위해 중합체를 방사하였다. 섬유의 역가(titre)는 2.8tex, 강도(strength)는 16.4cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 16.4%였다.The polymer was spun in a Mini-Haake to form a monofilament with a maximum draw-off speed of 200 m / min at 180 ° C. The fiber had a titre of 2.8tex, a strength of 16.4cN / tex and a breaking elongation of 16.4%.

실시예Example 2 2

10%의 메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate)를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합(solution polymerisation) 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerisation to form a copolymer with 10% methoxyethylacrylate and radiation in Mini-Haake

환류 냉각기(reflux cooler) 및 질소 유입구(nitrogen inflow)를 구비한 250㎖ 둥근 플라스크에, 80g의 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide)를 자기 교반 하에 투입하였다. 4.3g의 메톡시에틸아크릴레이트, 15.7g의 아크릴로니트릴 및 500mg의 메르캅토에탄올(mercaptoethanol)의 혼합물을 첨가하고 오일 조(oil bath)에서 60℃로 가열하였다. 온도에 도달한 후, 1몰 아세톤에의 250mg V-65 (2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2,2'azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), Co. Wako) 용액을 첨가하였다. 반응시간은 6시간이다. 반응 혼합물을 500㎖ 에탄올에 침전시키고, 중합체를 여과하며, 에탄올로 세척하고, 진공하에 건조시켰다.To a 250 mL round flask equipped with a reflux cooler and a nitrogen inflow, 80 g of dimethylsulphoxide was added under magnetic stirring. A mixture of 4.3 g of methoxyethyl acrylate, 15.7 g of acrylonitrile and 500 mg of mercaptoethanol was added and heated to 60 DEG C in an oil bath. After reaching the temperature, 250 mg of V-65 (2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,4-dimethylvaleronitrile, Co. Wako The reaction mixture was precipitated in 500 ml of ethanol and the polymer was filtered, washed with ethanol and dried under vacuum.

생성된 중합체는 1.4의 상대 점도를 갖는다. 9.7몰%의 메톡시에틸아크릴레이트 및 90.3몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.4. About 9.7 mol% of methoxyethyl acrylate and 90.3 mol% of acrylonitrile. ≪ tb > < TABLE >

Mini-Haake에서 180℃에서 최대 인출 속도 400m/min으로 모노필라멘트를 형성하기 위해 중합체를 방사하였다. 섬유의 역가(titre)는 1.0 tex, 강도(strength)는 11.5cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 19.0%였다.The polymer was spun in a Mini-Haake to form monofilaments at 180 DEG C with a maximum draw rate of 400 m / min. The fiber had a titre of 1.0 tex, a strength of 11.5 cN / tex and a breaking elongation of 19.0%.

실시예Example 3 3

10%의 메톡시에틸아크릴레이트를 가지는 공중합을 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form copolymerization with 10% methoxyethyl acrylate and radiation in Mini-Haake

환류 냉각기(reflux cooler) 및 질소 유입구(nitrogen inflow)를 구비한 100㎖ 둥근 플라스크에, 36g의 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP)을 자기 교반 하에 투입하였다. 5.15g의 메톡시에틸아크릴레이트, 18.85g의 아크릴로니트릴의 혼합물을 첨가하고 오일 조(oil bath)에서 60℃로 가열하였다. 온도에 도달한 후, 0.5㎖ 아세톤에의 98mg의 V-65 (2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2,2'azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), Co. Wako) 용액을 첨가하였다. 반응시간은 6시간이다. 반응 혼합물을 물 500㎖에서 침전시키고, 중합체를 여과하며, 에탄올로 세척하고, 진공에서 건조시켰다.36 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were added under magnetic stirring to a 100 ml round-bottomed flask equipped with a reflux cooler and a nitrogen inflow . 5.15 g of methoxyethyl acrylate, 18.85 g of acrylonitrile was added and heated to 60 DEG C in an oil bath. After reaching the temperature, 98 mg of V-65 (2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2, 2'-azobis The reaction mixture was precipitated in 500 ml of water, the polymer was filtered, washed with ethanol and dried in vacuo.

생성된 중합체는 1.6의 상대 점도를 갖는다. 몰 질량 Mw는 44,000g/mol로 측정되었고 PDI는 1.4이다. 9.6몰%의 메톡시에틸아크릴레이트 및 90.4몰%의 아크릴로니트릴를 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.6. The molar mass Mw was measured at 44,000 g / mol and the PDI was 1.4. About 9.6 mol% methoxyethyl acrylate and 90.4 mol% acrylonitrile.

도 4에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 4 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

적어도 250℃의 온도까지 복합 점도(complex viscosity)가 다시 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase again to a temperature of at least 250 ° C.

Mini-Haake에서 180℃에서 118m/min의 최대 인출 속도로 모노필라멘트를 형성하기 위해 중합체를 방사하였다. 섬유의 역가(titre)는 4.3 tex, 강도(strength)는 18.3cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 16.5%였다.The polymer was spun in a Mini-Haake to form monofilaments at a maximum withdrawal rate of 118 m / min at 180 ° C. The fiber had a titre of 4.3 tex, a strength of 18.3 cN / tex and a breaking elongation of 16.5%.

실시예Example 4 4

10%의 부톡시에틸아크릴레이트(butoxyethylacrylate)(m=2, n=4)를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form a copolymer having 10% butoxyethylacrylate (m = 2, n = 4) and spinning in Mini-Haake

환류 냉각기(reflux cooler) 및 질소 유입구(nitrogen inflow)를 구비한 100㎖ 둥근 플라스크에, 36g의 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP)을 자기 교반 하에 투입하였다. 6.4g의 부톡시에틸아크릴레이트(butoxyethylacrylate) 및 17.6g의 아크릴로니트릴의 혼합물을 첨가하고 오일 조(oil bath)에서 60℃로 가열하였다. 온도에 도달한 후, 0.5㎖의 아세톤에의 92mg V-65(2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2,2'azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), Co. Wako) 용액을 첨가하였다. 반응시간은 6시간이다. 반응 혼합물을 물 500㎖에 침전시키고, 중합체를 여과하고, 에탄올로 세척하고, 진공하에 건조시켰다.36 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were added under magnetic stirring to a 100 ml round-bottomed flask equipped with a reflux cooler and a nitrogen inflow . A mixture of 6.4 g of butoxyethylacrylate and 17.6 g of acrylonitrile was added and heated to 60 DEG C in an oil bath. After reaching the temperature, 92 mg of V-65 (2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2, 2'-azobis The reaction mixture was precipitated into 500 ml of water, the polymer was filtered, washed with ethanol and dried under vacuum.

생성된 중합체는 1.6의 상대 점도를 갖는다. 9.7몰%의 부톡시에틸아크릴레이트(butoxyethylacrylate) 및 90.3몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.6. And approximately corresponds to the feed values of a composition having 9.7 mol% butoxyethylacrylate and 90.3 mol% acrylonitrile.

도 5에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 5 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

적어도 250℃의 온도까지 복합 점도(complex viscosity)가 다시 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase again to a temperature of at least 250 ° C.

Mini-Haake에서 200℃에서 최대 인출 속도 98m/min으로 모노필라멘트를 형성하기 위해 중합체를 방사하였다. 섬유의 역가(titre)는 8 tex, 강도(strength)는 9.5cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 14.2%였다.The polymer was spun in a Mini-Haake at 200 ° C to form monofilaments with a maximum draw rate of 98 m / min. The fiber had a titre of 8 tex, a strength of 9.5 cN / tex and a breaking elongation of 14.2%.

실시예Example 5 5

7.5%의 메톡시에틸아크릴레이트를 가지는 공중합을 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form copolymerization with 7.5% methoxyethyl acrylate and spinning in Mini-Haake

1.8ℓ의 스테인레스 스틸 반응기에, 222.0g의 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 123.4g의 아크릴로니트릴 및 24.6g의 2-메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate)를 투입하고, 유입 파이프에 의해 15분 동안 질소로 불 활성화시켰다. 그 후, 폐쇄된 반응기를 55℃로 가열하고, 8㎖ NMP에의 615mg V-40 (1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴)(1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako) 용액을 입구를 통해 주사기로 주입하였다. 반응 혼합물을 90℃에서 6시간 동안 교반한다.To a 1.8 L stainless steel reactor were added 222.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 123.4 g of acrylonitrile and 24.6 g of 2-methoxyethyl acrylate methoxyethylacrylate) was introduced and inactivated with nitrogen for 15 minutes by an inlet pipe. The closed reactor was then heated to 55 DEG C and 615 mg of V-40 (1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako (cyclohexanecarbonitrile) ) Solution was injected into the syringe through the inlet. The reaction mixture is stirred at 90 < 0 > C for 6 hours.

반응 후 2ℓ의 NMP에 혼합물을 넣고 5배 양의 물에 침전시킨다. 중합체를 여과한 후, 이를 물 및 에탄올로 세척하고, 60℃에서 진공하에 건조시킨다.After the reaction, the mixture is put into 2 L of NMP and precipitated in 5 times water. After filtering the polymer, it is washed with water and ethanol and dried under vacuum at 60 < 0 > C.

생성된 중합체는 1.4의 상대 점도를 갖는다. 몰 질량(Mw)은 38,000g/mol로 측정되었고 PDI는 1.2이다. 7.1몰%의 메틸아크릴레이트 및 92.9몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.4. The molar mass (Mw) was measured at 38,000 g / mol and the PDI was 1.2. 7.1 mol% of methyl acrylate, and 92.9 mol% of acrylonitrile.

도 6에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 6 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

적어도 250℃의 온도까지 복합 점도(complex viscosity)가 다시 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase again to a temperature of at least 250 ° C.

Mini-Haake에서 200℃에서 최대 인출 속도 98m/min으로 모노필라멘트를 형성하기 위해 중합체를 방사하였다. 섬유의 역가(titre)는 7.3 tex, 강도(strength)는 7.7cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 16.8%였다.The polymer was spun in a Mini-Haake at 200 ° C to form monofilaments with a maximum draw rate of 98 m / min. The fiber had a titre of 7.3 tex, a strength of 7.7 cN / tex and a breaking elongation of 16.8%.

실시예Example 6 6

10%의 메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate)를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 방적 시험기(spinning tester)에서의 방사Solution polymerization in which the copolymer with 10% methoxyethylacrylate is formed and spinning in a spinning tester

7.5ℓ의 스테인레스 스틸 반응기에, 3,000g의 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 1,630g의 아크릴로니트릴 및 449g의 2-메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate)를 투입하고, 15분 동안 유입 파이프에 의해 질소로 불활성화시킨다. 밀폐된 반응기를 55℃로 가열한 후, 100㎖ NMP에의 8.8g의 V-40(1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴)(1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako) 용액을 입구를 통해 주사기로 주입하였다. 반응 혼합물을 90℃에서 6시간 동안 교반한다.To a 7.5 L stainless steel reactor were added 3,000 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 1,630 g of acrylonitrile and 449 g of 2-methoxyethylacrylate ) Is introduced and inactivated with nitrogen by an inlet pipe for 15 minutes. After the sealed reactor was heated to 55 占 폚, a solution of 8.8 g of V-40 (1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako ) Solution was injected into the syringe through the inlet. The reaction mixture is stirred at 90 < 0 > C for 6 hours.

반응 후 혼합물을 5배 양의 물에 침전시킨다. 중합체를 여과한 후, 이를 물 및 에탄올로 세척하고, 60℃에서 진공하에 건조시킨다.After the reaction, the mixture is precipitated in 5 times water. After filtering the polymer, it is washed with water and ethanol and dried under vacuum at 60 < 0 > C.

생성된 중합체는 1.3의 상대 점도를 갖는다. 9.7몰%의 메틸아크릴레이트 및 90.3몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.3. Approximately 9.7 mol% of methyl acrylate and 90.3 mol% of acrylonitrile.

도 7에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 7 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

적어도 250℃의 온도까지 복합 점도(complex viscosity)가 다시 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase again to a temperature of at least 250 ° C.

다음의 조건 하에 방사 시험기에서 중합체를 방사하였다: 압출기 내의 온도 구역 110℃/160℃/180℃/180℃; 방사 노즐 온도 180℃; 최대 인출 속도 100m/min. 각 섬유의 역가(titre)는 0.82tex, 강도(strength)는 16.3cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 17.6%였다.The polymer was spun in a radial tester under the following conditions: Temperature zone in the extruder 110 占 폚 / 160 占 180 占 180 占 폚; Spinning nozzle temperature 180 ° C; Maximum draw speed 100m / min. Each fiber had a titre of 0.82tex, a strength of 16.3cN / tex, and a breaking elongation of 17.6%.

40m/min의 인출 속도에서, 2.1tex의 각 섬유 역가를 얻었으며, 강도(strength)는 10.1cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 53.6%였다. 이 섬유를 80℃의 뜨거운 물에서 다시 신장시켰다. 이렇게 하여 얻은 각 섬유 역가(titre)는 0.80tex, 강도(strength)는 22.4cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 19.0%였다.At a drawing speed of 40 m / min, each fiber titer of 2.1 tex was obtained, the strength was 10.1 cN / tex, and the breaking elongation was 53.6%. The fibers were again stretched in hot water at 80 占 폚. Each fiber had a titre of 0.80 tex, a strength of 22.4 cN / tex, and a breaking elongation of 19.0%.

실시예Example 7 7

10%의 메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate)를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 방적 시험기에서의 방사Solution polymerization to form a copolymer having 10% methoxyethylacrylate and radiation in a spinning tester

1.8ℓ 스틸 반응기에, 499.5g의 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 166.5g의 DMSO, 348.8g의 아크릴로니트릴 및 95.1g의 2-메톡시에틸아크릴레이트를 투입하고 유입 파이프에 의해 15분 동안 질소로 불활성화시켰다. 폐쇄된 반응기를 55℃로 가열하고, 25㎖의 NMP에의 1.79g의 V-40(1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴)(1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako) 용액을 입구에서 주사기를 통해 주입하였다. 반응 혼합물을 90℃에서 6시간 동안 교반한다.To a 1.8 L steel reactor were added 499.5 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 166.5 g of DMSO, 348.8 g of acrylonitrile and 95.1 g of 2-methoxyethyl Acrylate was introduced and inactivated with nitrogen for 15 minutes by an inlet pipe. The closed reactor was heated to 55 DEG C and 1.79 g of V-40 (1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako (cyclohexanecarbonitrile) ) Solution was injected through the syringe at the inlet. The reaction mixture is stirred at 90 < 0 > C for 6 hours.

반응 후 2ℓ의 NMP에 혼합물을 넣고 5배 양의 물에 침전시킨다. 중합체를 여과한 후, 이를 물 및 에탄올로 세척하고, 60℃에서 진공하에 건조시킨다.After the reaction, the mixture is put into 2 L of NMP and precipitated in 5 times water. After filtering the polymer, it is washed with water and ethanol and dried under vacuum at 60 < 0 > C.

생성된 중합체는 1.6의 상대 점도를 갖는다. 10.1몰%의 메틸아크릴레이트 및 89.9몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.6. Corresponds to feed values of a composition having 10.1 mol% of methyl acrylate and 89.9 mol% of acrylonitrile.

다음의 조건 하에 방사 시험기에서 중합체를 방사하였다: 압출기 내의 온도 구역 110℃/160℃/185℃/200℃; 방사 노즐 온도 200℃; 30m/min의 최대 인출 속도. 각 섬유의 역가(titre)는 0.92tex, 강도(strength)는 20.3cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 20.9%였다.The polymer was spun in a radial tester under the following conditions: Temperature zone in the extruder 110 占 폚 / 160 占 185 占 폚 200 占 폚; Spinning nozzle temperature 200 캜; Maximum draw speed of 30m / min. Each fiber had a titre of 0.92 tex, a strength of 20.3 cN / tex and a breaking elongation of 20.9%.

실시예Example 8 8

9%의 메톡시에틸아크릴레이트(methoxyethylacrylate) 및 1%의 도데실아크릴레이트(dodecylacrylate)를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form a copolymer with 9% methoxyethylacrylate and 1% dodecylacrylate, and radiation in Mini-Haake

1ℓ 스틸 반응기에, 222.0g의 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 114.2g의 아크릴로니트릴, 28.0g의 2-메톡시에틸아크릴레이트 및 5.75g의 도데실아크릴레이트(dodecylacrylate)를 투입하고 유입 파이프에 의해 15분 동안 질소로 불활성화시킨다. 그 후, 폐쇄된 반응기를 55℃로 가열하고, 8㎖ NMP에의 583 mg의 V-40 (1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) (1,1'-azobis(cyclohexane carbonitrile)), Co. Wako) 용액을 입구에서 주사기를 통해 주입하였다. 반응 혼합물을 90℃에서 6시간 동안 교반한다.To a 1 liter steel reactor were added 222.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 114.2 g of acrylonitrile, 28.0 g of 2-methoxyethyl acrylate and 5.75 g of Dodecylacrylate is introduced and inactivated with nitrogen for 15 minutes by an inlet pipe. The closed reactor was then heated to 55 DEG C and 583 mg of V-40 (1,1'-azobis (cyclohexane carbonitrile)), Co. Wako) solution was injected through the syringe at the inlet. The reaction mixture is stirred at 90 < 0 > C for 6 hours.

반응 후에, 혼합물을 1ℓ의 NMP에 넣고 5배 양의 물에서 침전시킨다. 중합체를 여과한 후, 이를 물 및 에탄올로 세척하고, 60℃에서 진공하에 건조시킨다.After the reaction, the mixture is put into 1 L of NMP and precipitated in 5 times water. After filtering the polymer, it is washed with water and ethanol and dried under vacuum at 60 < 0 > C.

생성된 중합체는 1.4의 상대 점도를 갖는다. 8.8몰%의 메톡시에틸아크릴레이트, 1몰%의 도데실아크릴레이트 및 90.2몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.4. This corresponds approximately to the feed values of a composition having 8.8 mol% methoxyethyl acrylate, 1 mol% dodecyl acrylate and 90.2 mol% acrylonitrile.

도 8에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. 8 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

230℃ 이상의 온도에서 복합 점도(complex viscosity)가 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase at a temperature of 230 DEG C or higher.

중합체는 Mini-Haake에서 200℃에서 400m/min의 최대 인출 속도로 모노필라멘트를 형성하도록 방사되었다. 섬유의 역가(titre)는 3.8 tex, 강도(strength)는 7.5cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 107.5%였다.The polymer was spun in a Mini-Haake at 200 < 0 > C to form monofilaments at a maximum draw rate of 400 m / min. The fiber had a titre of 3.8 tex, a strength of 7.5 cN / tex and a breaking elongation of 107.5%.

실시예Example 9 9

8%의 메톡시에틸아크릴레이트 및 2%의 도데실아크릴레이트를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form a copolymer having 8% methoxyethyl acrylate and 2% dodecyl acrylate, and spinning in Mini-Haake

1ℓ 스틸 반응기에, 222.0g의 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 112.2g의 아크릴로니트릴, 24.5g의 2-메톡시에틸아크릴레이트 및 11.3g의 도데실아크릴레이트를 투입하고, 유입 파이프에 의해 15분 동안 질소로 불활성화시킨다. 그 후 폐쇄된 반응기를 55℃로 가열하고, 8㎖ NMP에의 575mg의 V-40(1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴)(1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako) 용액을 입구에 주사기를 통해 주입하였다. 반응 혼합물을 90℃에서 6시간 동안 교반하였다.To a 1 liter steel reactor were added 222.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 112.2 g of acrylonitrile, 24.5 g of 2-methoxyethyl acrylate and 11.3 g of dodecyl acrylate, And inactivated with nitrogen by an inlet pipe for 15 minutes. The closed reactor was then heated to 55 DEG C and 575 mg of V-40 (1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako (cyclohexanecarbonitrile) ) Solution was injected through the syringe into the inlet. The reaction mixture was stirred at 90 < 0 > C for 6 hours.

반응 후, 혼합물을 1ℓ의 NMP에 넣고 5배 양의 물에 침전시킨다. 중합체를 여과한 후, 이를 물 및 에탄올로 세척하고, 60℃에서 진공하에 건조시킨다.After the reaction, the mixture is put into 1 L of NMP and precipitated in 5 times water. After filtering the polymer, it is washed with water and ethanol and dried under vacuum at 60 < 0 > C.

생성된 중합체는 1.4의 상대 점도를 갖는다. 7.9몰%의 메톡시에틸아크릴레이트, 1.9몰%의 도데실아크릴레이트 및 90.2몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.4. Approximately corresponds to the feed values of a composition having 7.9 mol% of methoxyethyl acrylate, 1.9 mol% of dodecyl acrylate and 90.2 mol% of acrylonitrile.

도 9에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다.Figure 9 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

230℃ 이상의 온도에서 복합 점도(complex viscosity)가 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase at a temperature of 230 DEG C or higher.

Mini-Haake에서 200℃에서 400m/min의 최대 인출 속도로 모노필라멘트를 형성하도록 중합체가 방사되었다. 섬유의 역가(titre)는 2.5 tex, 강도(strength)는 9.1cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 76.2%였다.Polymer was radiated in Mini-Haake at 200 ° C to form monofilaments with a maximum draw rate of 400 m / min. The fiber had a titre of 2.5 tex, a strength of 9.1 cN / tex and a breaking elongation of 76.2%.

실시예Example 10 10

7%의 메톡시에틸아크릴레이트 및 3%의 도데실아크릴레이트를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form a copolymer having 7% methoxyethyl acrylate and 3% dodecyl acrylate, and spinning in Mini-Haake

1ℓ 스틸 반응기에, 222.0g의 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 110.3g의 아크릴로니트릴, 21.0g의 2-메톡시에틸아크릴레이트 및 16.6g의 도데실아크릴레이트를 투입하고 15분 동안 유입 파이프에 의해 질소로 불활성화시킨다. 그 후 폐쇄된 반응기를 55℃로 가열하고, 8㎖ NMP에의 565mg의 V-40(1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴)(1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako) 용액을 입구를 통해 주사기로 주입하였다. 반응 혼합물을 90℃에서 6시간 동안 교반한다.To a 1 liter steel reactor were added 222.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 110.3 g of acrylonitrile, 21.0 g of 2-methoxyethyl acrylate and 16.6 g of dodecyl acrylate, Min by the inlet pipe. The closed reactor was then heated to 55 DEG C and 565 mg of V-40 (1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile)), Co. Wako (cyclohexanecarbonitrile) ) Solution was injected into the syringe through the inlet. The reaction mixture is stirred at 90 < 0 > C for 6 hours.

반응 후, 혼합물을 1ℓ의 NMP에 넣고 5배 양의 물에 침전시킨다. 중합체를 여과한 후, 이를 물 및 에탄올로 세척하고, 60℃에서 진공하에 건조시킨다.After the reaction, the mixture is put into 1 L of NMP and precipitated in 5 times water. After filtering the polymer, it is washed with water and ethanol and dried under vacuum at 60 < 0 > C.

생성된 중합체는 1.4의 상대 점도를 갖는다. 6.8몰%의 메톡시에틸아크릴레이트 및 3.0몰%의 도데실아크릴레이트 및 90.2몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The resulting polymer has a relative viscosity of 1.4. Approximately corresponds to the feed values of a composition having 6.8 mol% of methoxyethyl acrylate and 3.0 mol% of dodecyl acrylate and 90.2 mol% of acrylonitrile.

도 10에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. Figure 10 shows rheological measurements in an oscillation mode (temperature sweep).

230℃ 이상의 온도에서 복합 점도(complex viscosity)가 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase at a temperature of 230 DEG C or higher.

Mini-Haake에서 200℃에서 400m/min의 최대 인출 속도로 모노필라멘트를 형성하도록 중합체가 방사되었다. 섬유의 역가(titre)는 2.3 tex, 강도(strength)는 10.7cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 29.7%였다.Polymer was radiated in Mini-Haake at 200 ° C to form monofilaments with a maximum draw rate of 400 m / min. The fiber had a titre of 2.3 tex, a strength of 10.7 cN / tex and a breaking elongation of 29.7%.

실시예Example 11 11

5%의 메톡시에틸아크릴레이트 및 5%의 메틸아크릴레이트를 가지는 공중합체를 형성하는 용액 중합 및 Mini-Haake에서의 방사Solution polymerization to form a copolymer having 5% methoxyethyl acrylate and 5% methyl acrylate, and spinning in Mini-Haake

환류 냉각기(reflux cooler) 및 질소 유입구(nitrogen inflow)를 구비하는 100㎖ 둥근 플라스크에서, 36g의 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone)을 자기 교반 하에 투입하였다. 1.8g의 메틸아크릴레이트, 2.7g의 메톡시에틸아크릴레이트 및 19.6g의 아크릴로니트릴의 혼합물을 첨가하고 오일 조(oil bath)에서 60℃로 가열하였다. 온도에 도달한 후, 1㎖의 아세톤에의 90mg의 V-65(2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2,2'azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)) Co. Wako)) 용액을 첨가하였다. 반응시간은 6시간이다. 반응 혼합물을 물에 침전시키고, 중합체를 여과하며, 에탄올로 세척하고, 진공하에 건조시켰다.In a 100 ml round flask equipped with a reflux cooler and a nitrogen inflow, 36 g of N-methylpyrrolidone was added under magnetic stirring. A mixture of 1.8 g of methyl acrylate, 2.7 g of methoxyethyl acrylate and 19.6 g of acrylonitrile was added and heated to 60 DEG C in an oil bath. After reaching the temperature, 90 mg of V-65 (2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)) (2, 2-azobis Wako)) solution was added. The reaction time is 6 hours. The reaction mixture was precipitated in water, the polymer was filtered, washed with ethanol and dried under vacuum.

생성된 중합체의 상대 점도는 1.5이다. 몰 질량(Mw)은 47,000g/mol로 측정되었고 PDI가 1.1이다. 5.3몰%의 메톡시에틸아크릴레이트, 4.5몰%의 메틸아크릴레이트 및 90.2몰%의 아크릴로니트릴을 가지는 조성물의 피드 값(feed values)에 거의 해당한다.The relative viscosity of the resulting polymer is 1.5. The molar mass (Mw) was measured at 47,000 g / mol and the PDI was 1.1. Approximately corresponds to the feed values of a composition having 5.3 mole percent methoxyethyl acrylate, 4.5 mole percent methyl acrylate, and 90.2 mole percent acrylonitrile.

도 11에 진동 모드(oscillation mode)(temperature sweep)에서의 유동학적 측정을 나타낸다. 11 shows the rheological measurement in the oscillation mode (temperature sweep).

230℃ 이상의 온도에서 복합 점도(complex viscosity)가 증가하지 않는다.The complex viscosity does not increase at a temperature of 230 DEG C or higher.

Mini-Haake에서 190℃에서 최대 인출 속도 98m/min으로 모노필라멘트를 형성하도록 중합체를 방사했다. 섬유의 역가(titre)는 2.4tex, 강도(strength)는 15.0cN/tex, 파단 연신율(breaking elongation)은 13.8%였다.The polymer was spun in a Mini-Haake to form a monofilament with a maximum draw rate of 98 m / min at < RTI ID = 0.0 > 190 C. < / RTI > The fiber had a titre of 2.4 tex, a strength of 15.0 cN / tex and a breaking elongation of 13.8%.

Claims (16)

95 내지 80몰%의 아크릴로니트릴과 적어도 하나의 공단량체를 공중합시켜 제조할 수 있는, 폴리아크릴로니트릴(PAN)의 방사가능한 공중합체로서,
상기 적어도 하나의 공단량체는 다음에서 선택되며,
a) 5 내지 20몰%의 화학식 I의 적어도 하나의 알콕시알킬아크릴레이트,
Figure pct00007

여기서, R=CnH2n +1이고, n=1-8 및 m=1-8이며, 특히 n=1-4 및 m=1-4이며,
b) 0 내지 10몰%의 화학식 II의 적어도 하나의 알킬아크릴레이트, 및
Figure pct00008

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-18이고,
c) 0 내지 10몰%의 화학식 III의 적어도 하나의 비닐 에스테르,
Figure pct00009

여기서 R=CnH2n +1 및 n=1-18임,
상기 공중합체의 중량 평균 분자량(weight-average molar mass)(Mw)은 10,000 내지 150,000g/mol 범위인, 공중합체.
A spinnable copolymer of polyacrylonitrile (PAN), which can be prepared by copolymerizing 95 to 80 mole% of acrylonitrile and at least one comonomer,
Wherein said at least one comonomer is selected from:
a) 5 to 20 mol% of at least one alkoxyalkyl acrylate of formula (I)
Figure pct00007

Wherein R = C n H 2n +1 , n = 1-8 and m = 1-8, especially n = 1-4 and m = 1-4,
b) from 0 to 10 mol% of at least one alkyl acrylate of formula II, and
Figure pct00008

Wherein R = C n H 2n + 1 and n = 1-18,
c) from 0 to 10 mol% of at least one vinyl ester of formula (III)
Figure pct00009

Wherein R = C n H 2n +1 and n = 1-18,
Wherein the weight-average molar mass (Mw) of the copolymer is in the range of 10,000 to 150,000 g / mol.
제1항에 있어서,
상기 공중합체는 160 내지 240℃, 특히 180 내지 220℃의 온도 범위에서 방사 가능한 것을 특징으로 하는 공중합체.
The method according to claim 1,
Wherein the copolymer is spinnable in a temperature range of from 160 to 240 캜, especially from 180 to 220 캜.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공중합체는 240℃까지, 특히 260℃까지 온도가 증가함에 따라 일정하거나 감소하는 용융 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 공중합체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the copolymer has a melt viscosity that is constant or decreasing with increasing temperature up to 240 占 폚, especially up to 260 占 폚.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공중합은 수성 매질에서의 침전 중합(precipitation polymerisation), 수성 매질에서의 유화 중합(emulsion polymerisation) 및/또는 용매에서의 중합(polymerisation in a solvent)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 공중합체.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the copolymerization is carried out by precipitation polymerization in an aqueous medium, emulsion polymerization in an aqueous medium and / or polymerization in a solvent.
제4항에 있어서,
상기 용매는 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone), 에틸렌 카르보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카르보네이트(propylene carbonate), 나트륨 로다나이드 수용액(aqueous sodium rhodanide solution) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공중합체.
5. The method of claim 4,
The solvent may be selected from the group consisting of dimethylsulphoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethylene carbonate, propylene carbonate propylene carbonate, aqueous sodium rhodanide solution and mixtures thereof. < Desc / Clms Page number 13 >
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 a)에 8 내지 12몰%의 공단량체가 존재하는 것을 특징으로 하는 공중합체.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Characterized in that a) contains from 8 to 12 mol% of comonomers.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 b)에 1 내지 5몰%의 공단량체가 존재하는 것을 특징으로 하는 공중합체.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein 1 to 5 mol% of a comonomer is present in b).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 c)에 1 내지 5몰%의 공단량체가 존재하는 것을 특징으로 하는 공중합체.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
And 1 to 5 mol% of a comonomer is present in the above c).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공중합체의 중량 평균 분자량(weight-average molar mass)(Mw)은 15,000 내지 80,000g/mol인 것을 특징으로 하는 공중합체.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the copolymer has a weight-average molar mass (Mw) of 15,000 to 80,000 g / mol.
용융 방사(melt spinning)에 의한 섬유 또는 섬유 전구체의 제조방법으로서,
i. 적어도 하나의 개시제(initiator)의 존재하에, 95 내지 80몰%의 아크릴로니트릴과 적어도 하나의 공단량체의 공중합이 수행되는 단계, 및
ii. 공중합체가 압출기 출구에서, 방사에 적합한 적어도 하나의 노즐을 갖는 압출기로 방사되어 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 적어도 하나의 공단량체는
a) 5 내지 20몰%의 화학식 I의 적어도 하나의 알콕시알킬아크릴레이트,
Figure pct00010

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-8 및 m=1-8, 특히 n=1-4 및 m=1-4이며,
b) 0 내지 10몰%의 화학식 II의 적어도 하나의 알킬아크릴레이트, 및

여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-18이고,
c) 0 내지 10몰%의 화학식 III의 적어도 하나의 비닐 에스테르;
여기서, R=CnH2n +1 및 n=1-18임,
에서 선택되는, 용융 방사에 의한 섬유 또는 섬유 전구체의 제조방법.
A method of producing a fiber or fiber precursor by melt spinning,
i. Wherein copolymerization of 95 to 80 mole% acrylonitrile and at least one comonomer is carried out in the presence of at least one initiator, and
ii. Wherein the copolymer is irradiated at the extruder outlet with an extruder having at least one nozzle suitable for spinning to form monofilaments or multifilaments,
The at least one comonomer
a) 5 to 20 mol% of at least one alkoxyalkyl acrylate of formula (I)
Figure pct00010

Wherein R = C n H 2n +1 and n = 1-8 and m = 1-8, especially n = 1-4 and m = 1-4,
b) from 0 to 10 mol% of at least one alkyl acrylate of formula II, and

Wherein R = C n H 2n + 1 and n = 1-18,
c) 0 to 10 mol% of at least one vinyl ester of formula (III);
Wherein R = C n H 2n + 1 and n = 1-18,
≪ / RTI > wherein the fiber or fiber precursor is melt spinnable.
제10항에 있어서,
상기 ii) 단계의 압출 바로 전 또는 압출 동안, 적어도 하나의 연화제가 첨가되며, 상기 연화제는 특히 물, 니트로알칸(nitroalkane), 알킬알콜(alkylalcohol), 이온성 액체(ionic liquids), 글리콜, 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone), 에틸렌 카르보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카르보네이트(propylene carbonate), 나트륨 로다나이드 수용액(aqueous sodium rhodanide solution) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 용융 방사에 의한 섬유 또는 섬유 전구체의 제조방법.
11. The method of claim 10,
At least one softening agent is added immediately before or during the extrusion of step ii), wherein the softening agent is in particular water, nitroalkane, alkylalcohol, ionic liquids, glycols, dimethyl sulfoxide But are not limited to, dimethylsulphoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethylene carbonate, propylene carbonate, sodium An aqueous sodium rhodanide solution, and mixtures thereof. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 섬유는 탄소 섬유이며,
iii. 200 내지 350℃의 온도에서의 온도 처리에 의해 필라멘트를 안정화(stabilisation)시키는 단계 및
iv. 800 내지 1,200℃의 온도에서 필라멘트를 탄화(carbonisation)시키는 단계를 더 포함하는, 용융 방사에 의한 섬유 또는 섬유 전구체의 제조방법.
The method according to claim 10 or 11,
Wherein the fibers are carbon fibers,
iii. Stabilizing the filament by temperature treatment at a temperature of 200 to 350 DEG C and
iv. Further comprising the step of carbonisation of the filament at a temperature of 800 to 1,200 占 폚.
제12항에 있어서,
상기 필라멘트를 안정화시키는 단계는 180 내지 320℃, 바람직하게는 180 내지 300℃, 특히 바람직하게는 180 내지 250℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 용융 방사에 의한 섬유 또는 섬유 전구체의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Characterized in that the step of stabilizing the filaments is carried out at a temperature of from 180 to 320 ° C, preferably from 180 to 300 ° C, particularly preferably from 180 to 250 ° C.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개시제는 아조 화합물(azo compounds), 퍼옥사이드(peroxide), 하이드로퍼옥사이드(hydroperoxides), 알킬퍼옥사이드(alkylperoxides), 퍼옥시디카보네이트(peroxodicarbonates), 퍼옥시에스테르(peroxyesters), 디알킬퍼옥사이드(dialkylperoxides), 퍼설페이트(persulphates), 퍼포스페이트(perphosphates), 레독스 개시제(redox initiator) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 용융 방사에 의한 섬유 또는 섬유 전구체의 제조방법.
14. The method according to any one of claims 10 to 13,
The initiator may be selected from the group consisting of azo compounds, peroxide, hydroperoxides, alkylperoxides, peroxodicarbonates, peroxyesters, dialkylperoxides, ), Persulphates, perphosphates, redox initiators, and mixtures thereof. 11. A process for the preparation of fibers or fiber precursors by melt spinning, comprising the steps of:
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 공중합체를 방사하여 제조 가능한 섬유.A fiber which is producible by spinning the copolymer according to any one of claims 1 to 10. 제15항에 있어서,
상기 섬유는 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는, 섬유
16. The method of claim 15,
Characterized in that the fibers are carbon fibers.
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